MPIによる仮想並列処理情報論理工学研究室 04-1-47-278 阪木康寿発表の構成 • • 研究内容背景 • • • • • • 並列処理仮想並列計算機 MPI（Message Passing Interface）並列行列積計算測定結果・考察結論研究内容 • 複数のプロセッサを用いる並列処理により、処理速度の高速化について実験を行う • 並列処理を実行するために仮想並列計算機を構築する • n行n列である正方行列Aの2乗を求める行列積計算を並列化して処理時間を測定並列処理 • プロセッサの処理速度は物理的な限界がある • 複数のプロセッサを用いて単一のプロセッサを用いるよりも高速に処理を行うしかし並列計算機は非常に高価である仮想並列計算機の構築仮想並列計算機 • 複数の計算機をネットワークで接続し、各計算機をノードとして並列処理を行う。 • 仮想並列計算機の実装にはMPIを用いる。仮想並列計算機の構成 MPI（Message Passing Interface） • MPI Forumによる並列コンピューティングの規格でありプログラミング言語ではない。規格に基づいて実装されたMPIライブラリを用いてプログラムの並列化を行う。 • 本研究ではMPI実装ライブラリの一つである MPICH2を用いて並列化を行った。並列行列積計算 • プログラミングにはC言語を用いる並列化前の計算量 O(n)=n3 • 問題サイズを分割して各計算機に処理を分散することで並列化を行う問題サイズの分割 p1 p1 p2 p1 p3 p2 p4 p1 p5 p3 p6 p2 p7 p4 p8 並列行列積計算 • プログラミングにはC言語を用いる並列化前の計算量 O(n)=n3 • 問題サイズを分割して各計算機に処理を分散することで並列化を行う • ホストで乱数により行列を生成し、各計算ノードへ送信する。計算ノードは担当領域の処理を行い結果をホストへ返すデータ通信ホストノード1 ノード2 ノード3 生成した行列を各ノードに送信する・・・・・・・・・・・・・・・・ホストノード1 ノード8 計算結果を１つづつホストへ返す測定結果行列サイズ 1024 2048 1 76.2 610.5 2 40.8 323.8 4 21.7 174.5 8 12.6 89.3 CPU数単位：秒測定結果 700 600 時間（秒） 500 400 1024 2048 300 200 100 0 1 2 4 CPU数 8 オーバヘッドに関する考察 p2 ホスト p3 p4 各ノードから一つずつデータを送信していくため、ノードの数に正比例する形でオーバヘッドが増加すると予測される。考察 • 処理時間はプロセッサ数に対し反比例に近い推移と言える。 • 通信・遅延時間によるオーバヘッドはプロセッサ数に対し比例に近い推移と考えられる。均質な性能のプロセッサを増加させるほど単純な処理時間は短縮可能であると言えるが、通信・遅延によるオーバヘッドの増加も考える必要がある。結論並列化によって処理速度は確実に向上しているデータ処理の高速化において、並列処理が有効な手段であると言えるまた、既存の計算機やネットワークで構築でき、仮想並列計算機はコスト面においても優秀と言える